刘文国，李春雷，刘宏伟，王　敏，李　洋，张志军，路　明，杨伟光*（.吉林农业大学农学院，长春　08；.吉林省农业科学院玉米研究所/玉米国家工程实验室（长春），吉林　公主岭　600；.吉林吉农高新技术发展股份有限公司，吉林　公主岭　600）



吉林省不同时期骨干玉米黄改系主要性状配合力分析

刘文国1, 2，李春雷3，刘宏伟2，王敏3，李洋1，张志军2，路明2，杨伟光1*
（1.吉林农业大学农学院，长春130118；2.吉林省农业科学院玉米研究所/玉米国家工程实验室（长春），吉林公主岭136100；3.吉林吉农高新技术发展股份有限公司，吉林公主岭136100）

摘要：研究采用NCII设计，以吉V203、PH6WC、郑58、MO17、97144为测验种，与黄早四及5份吉林省不同历史时期主要应用黄改系配制30个测交组合，利用完全区组田间试验，分析黄改系主要性状配合力。结果表明，对黄早四遗传改良因性状而异。单株产量、行粒数、籽粒含水量和出籽率性状无显著变化，保持黄早四原有配合力。而散粉期、吐丝期、穗重、穗长、穗粗、穗行数、百粒重性状则显著改良。改良性状呈现趋势：四-444之后选育的黄改系延迟散粉、吐丝期，推迟生育期；向缩短穗粗方向改良；穗重、穗长、穗行数、百粒重性状向增加或减少两个方向同时改良。综合各性状一般配合力，吉853表现最好。为吉林省玉米黄改系育种、生产应用以及新一轮遗传改良奠定基础。

关键词：吉林省；不同时期；黄改系；配合力

刘文国,李春雷,刘宏伟,等.吉林省不同时期骨干玉米黄改系主要性状配合力分析[J].东北农业大学学报, 2016, 47(1): 9-14.

Liu Wenguo, Li Chunlei, Liu Hongwei, et al. Analysis on combining ability of Huangzaosi and its derivative lines across different eras in Jilin Province[J]. Journal of Northeast Agricultural University, 2016, 47(1): 9-14. (in Chinese with English abstract)

玉米优良自交系黄早四作为骨干亲本衍生系列黄改系并应用广泛，为我国玉米育种和生产作出重大贡献[1-2]。形成塘四平头类群，建立了塘四平头× Reid、塘四平头×兰卡斯特等杂种优势模式。黄早四具有配合力高，穗部综合性状好，抗大斑病和矮花叶病毒病，叶片上冲，株型紧凑，花粉量大，灌浆速度快，生育期适中，结实性好，适应性广等优点，但也有抗倒性差、保绿性差、商品性差（黄白籽粒）、脱水较慢，易感或高感玉米丝黑穗病、弯孢菌叶斑病、青枯病、灰斑病、普通锈病、纹枯病等缺点[3]。因此，黄早四部分性状和抗病性改良是玉米育种重点课题之一。

吉林省地处世界黄金玉米带，是我国重要玉米主产区。20世纪80年代初引入黄早四，针对本区域生态特点，对其抗玉米丝黑穗病和其他病害、自身产量及籽粒品质等性状不足重点改良。先后选育出四-444、吉853、四-287等优良骨干自交系[4-5]，使塘四平头种质成为吉林省核心种质。

基于塘四平头种质重要作用，前人从多个方面开展相关研究。包括耐旱材料筛选[6]、基于分子标记技术抗病基因传递[7]、分子标记辅助选择抗病性[8]、导入片段分析[9]、株型性状分析[10]、基因型与环境互作对农艺性状影响[11]、回交群体品质分析[12]、育种改良实践应用[13-15]等。而更多研究集中于黄改系性状配合力分析，主要探讨黄早四及衍生系产量性状配合力[16-19]。研究表明黄早四单株产量一般配合力较高[20]，而昌7-2单株产量一般配合力高于黄早四[21-23]。配合力研究因试验材料不同结果不同。本研究分析吉林省不同时期黄改系主要性状作配合力，明确不同历史时期吉林省骨干黄改系主要性状遗传改良演变趋势，为塘四平头种质深度改良提供理论依据。

1　材料与方法

1.1材料

以3份Reid类群自交系（吉V203、PH6WC、郑58）和2份兰卡斯特类群自交系（MO17、97144）为母本，以黄早四及5份黄改系四-444、吉853、昌7-2、吉K853和吉V088为父本（自交系为吉林省不同历史时期主要应用黄改系，见图1和表1），2013年冬季在海南按NCII遗传交配设计组配成30个杂交组合，用于性状配合力分析。

1.2田间试验设计

2014年在吉林省公主岭市吉林省农业科学院试验基地田间测试，试验组合30个（5×6）。采用完全随机区组设计，4行区，3次重复，4 m行长，株距25 cm，行距62.5 cm。5月初播种，按照常规生产条件田间管理。

1.3调查性状

田间调查性状包括总株数、出苗期、散粉期、吐丝期。成熟后，取小区中间2行全部收获，选取代表性10个果穗测定果穗性状，包括穗重、穗长、穗粗、穗行数、行粒数。果穗脱粒后测定籽粒含水量、籽粒产量、百粒重。将单株籽粒产量、百粒重折算为统一含水量（14%）下重量，根据穗重和籽粒重计算出籽率。

1.4统计分析

以各性状小区平均值作统计分析。利用DPS V14.1软件作基本统计量分析、方差分析及配合力分析[24]。

2结果与分析

2.1主要性状差异分析

2.1.1基本统计量分析

对单株产量等11个性状作基本统计量分析（见表2），结果表明，不同黄改系杂交组合穗粗变异最大，达到27.15%。其次为穗行数、百粒重、穗重、单株产量和穗长，而吐丝期、散粉期、行粒数、籽粒含水量和出籽率则变异幅度不大。

2.1.2方差分析

产量和主要农艺性状方差分析结果见表3，所有测交组合间表现均达到极显著差异。除散粉期、吐丝期、穗粗、穗行数和出籽率外，其余性状区组间方差均未达到显著或极显著水平。

配合力方差分析表明，父本（黄早四及黄改系）在单株产量、行粒数、籽粒含水量和出籽率性状一般配合力差异未达到显著水平，而其他性状（散粉期、吐丝期、穗粗、穗长、穗行数、百粒重、穗重）均达到显著或极显著水平。

母本（测验种）大多数性状一般配合力均达到显著或极显著水平（除单株产量、穗重）。除散粉期外，母×父本间所有性状特殊配合力差异均达到显著或极显著水平。

产量和主要农艺性状广义遗传力49.46%~ 93.3%，狭义遗传力14.91%~84.13%，穗行数遗传力最高，单株产量遗传力最低。各性状广义遗传率从高到低依次为：穗行数、穗长、百粒重、散粉期、吐丝期、穗粗、行粒数、籽粒含水量、出籽率、穗重和单株产量。狭义遗传力从高到低依次为穗行数、散粉期、吐丝期、百粒重、穗长、穗粗、籽粒含水量、出籽率、穗重、行粒数和单株产量。

图1吉林省应用的骨干黄改系Fig. 1 Huangzaosi and derivative lines in Jilin Province

表1不同时期选育黄改系及代表性杂交种Table 1 Representation of Huangzaosi and its derivative lines breeded in different periods

表2不同黄改系杂交组合性状表型变异Table 2 Phenotype variation of traits for different hybrid combination of Huangzaosi and its derivative lines

表3不同黄改系杂交组合性状方差分析（F值）Table 3 Variance analysis of trait for different hybrid combination of Huangzaosi and its derivative lines

2.2主要性状一般配合力分析

在分析的11个性状中，单株产量、行粒数、籽粒含水量和出籽率一般配合力差异未达到显著水平，表明黄早四改良进程没有显著变化，保持黄早四配合力。其他性状则显著改良，一般配合力分析结果见表4。

表4不同黄改系杂交组合性状一般配合力效应Table 4 General combining ability of traits for different hybrid combination of Huangzaosi and its derivative lines

2.2.1散粉期

黄早四、四-444和吉K853散粉期一般配合力为负向效应，吉853、昌7-2和吉V088为正向效应。吉853和昌7-2散粉期一般配合力最高，其他依次排序为吉V088、吉K853、黄早四和四-444。表明大多数黄改系（除四-444）延迟散粉期，推迟生育期。

2.2.2吐丝期

黄早四、四-444和吉K853吐丝期一般配合力为负向效应，吉853、昌7-2和吉V088为正向效应。吉853吐丝期一般配合力最高，其他依次排序为吉V088、昌7-2、黄早四、吉K853和四-444。表明大多数黄改系（除四-444、吉K853）延迟吐丝期，推迟生育期。

2.2.3穗重

黄早四、四-444和昌7-2穗重一般配合力为负向效应，吉853、吉K853和吉V088为正向效应。吉853穗重一般配合力最高，其他依次排序为吉K853、吉V088、黄早四、四-444和昌7-2。表明黄改系向增加或减少穗重两个方向改良。

2.2.4穗长

黄早四、昌7-2和吉V088穗长一般配合力为负向效应，四-444、吉853和吉K853为正向效应。吉K853穗长一般配合力最高，其他依次排序为四-444、吉853、吉V088、黄早四和昌7-2。表明大多数黄改系（除昌7-2）向增加穗长方向改良。

2.2.5穗粗

四-444、昌7-2和吉K853穗粗一般配合力为负向效应，黄早四、吉853和吉V088为正向效应。黄早四穗粗一般配合力最高，其他依次排序为吉853、吉V088、四-444、吉K853、四-444和昌7-2。表明黄改系均向减少穗粗方向改良。

2.2.6穗行数

四-444、吉853和吉K853穗行数一般配合力为负向效应，黄早四、昌7-2和吉V088为正向效应。吉V088穗行数一般配合力最高，其他依次排序为昌7-2、黄早四、吉K853、四-444和吉853。表明黄改系向增加或减少穗行数方向改良。

2.2.7百粒重

黄早四、昌7-2和吉V088百粒重一般配合力为负向效应，四-444、吉853和吉K853为正向效应。吉K853百粒重一般配合力最高，其他依次排序为吉853、四-444、黄早四、吉V088和昌7-2。表明黄改系向增加或减少百粒重方向改良。

3讨论

塘四平头种质是我国最重要玉米种质类群之一，黄早四作为塘四平头种质代表，经30多年改良，育成大批优良衍生系，对我国玉米育种发展具有深远意义，系统研究黄改系性状遗传改良对进一步改良具有重要作用。

本研究分析吉林省不同时期应用的骨干黄改系主要性状一般配合力。结果表明，对黄早四遗传改良因性状而异，单株产量、行粒数、籽粒含水量和出籽率性状没有显著变化，保持黄早四原有配合力。而散粉期、吐丝期、穗重、穗长、穗粗、穗行数、百粒重性状则显著改良。这与付志远等研究结果相同[23]，研究表明黄改系行粒数和籽粒重一般配合力未达到显著水平，而穗长、穗粗、穗行数、百粒重，单穗重均达到极显著水平。但也存在不同研究结果[17, 20-22]，所涉及的性状均达到显著或极显著差异。说明研究结果与试验材料密切相关，如陕西省玉米黄改系在单株产量和出籽率上没有保持黄早四原有一般配合力[20]。

在改良性状方向上呈现如下趋势：①四-444之后选育的黄改系延迟散粉、吐丝期，推迟生育期；②穗重、穗长、穗行数、百粒重性状，均向增加或减少两个方向同时改良，除穗行数外，增加方向以吉853为代表，减少方向以昌7-2为代表，穗行数与之相反；③黄改系均向减少穗粗方向改良。

综合各性状一般配合力表现，吉853一般配合力综合表现最好，在继承黄早四单株产量、行粒数、籽粒含水量等配合力基础上，穗重、穗长、穗行数、百粒重性状遗传改良，多个性状一般配合力达到最高，符合当时吉林省玉米育种目标，并在育种实践中得到验证。吉K853是以吉1037为抗源，在吉853基础上选育出的高抗玉米丝黑穗病改良系，与吉853相比，散粉、吐丝期缩短，穗重、穗粗降低，穗长提高，其他性状一般配合力基本保持不变。

昌7-2与吉林省其他骨干黄改系相比，差异性状中除穗行数具有较高一般配合力外，其他性状一般配合力均较低，吉林省以其为亲本组配的杂交种不多。但与郑58具有较高特殊配合力，组配的郑单958是我国目前应用推广面积最大的品种。

吉V088以高抗玉米丝黑穗自交系吉1037为抗源，2006年选育的高抗玉米丝黑穗病的黄早四改良系[8]。与黄早四相比，散粉、吐丝期延迟、穗重显著提高、穗长、穗行数稍有提高、百粒重、穗粗稍有降低，其他性状一般配合力保持不变。2012年以其为亲本选育的吉单558通过审定。

由于吉林省不同历史时期玉米育种方向和目标不同，选育出的黄改系具有不同特点。黄改系矮杆、耐密、早熟，脱水快和宜机收玉米新品种选育已成为发展方向，新一轮遗传改良成为后续研究重点。

综上所述，黄早四遗传改良，不同性状改良进展不同，单株产量、行粒数、籽粒含水量和出籽率保持黄早四原有配合力。其他性状（散粉期、吐丝期、穗重、穗长、穗粗、穗行数、百粒重）则显著改良。

[参考文献]

[ 1 ]曾三省,任蕤,刘新芝.黄早四在我国玉米育种和生产中的重要地位[J].玉米科学, 1996(1): 1-6.

[ 2 ]李春辉,才卓,李凤任,等.塘四平头种质对吉林省玉米育种的影响[J].玉米科学, 2008(6): 11-14.

[ 3 ]黎裕,王天宇.我国玉米育种种质基础与骨干亲本的形成[J].玉米科学, 2010(5): 1-8.

[ 4 ]孙发明,于明彦,文贞顺.多抗、高配合力玉米自交系444的选育与推广[J].吉林农业科学, 2005(1): 29-31.

[ 5 ]徐国良,金明华,王树春,等.玉米自交系吉853的选育和利用[J].玉米科学, 2000(2): 30-32.

[ 6 ]王阳,任英,韩喜国,等.玉米黄改系耐旱性材料筛选与鉴定方法研究[J].玉米科学, 2013(3): 13-18.

[ 7 ]赵峰,孟祥兵,李卫华,等.玉米骨干亲本黄早四抗病基因遗传传递规律的初步研究[J].玉米科学, 2008(6): 15-18.

[ 8 ]邢跃先,吴凤新,蔡鑫茹,等.黄早四抗玉米丝黑穗病近等基因系的创建[J].安徽农业科学, 2011(6): 3368-3370.

[ 9 ]王阳,高士杰.玉米黄改系材料遗传基础研究[J].吉林农业科学, 2013(3): 6-8.

[10]黄磊玉,吴广霞,王玉梅,等.黄早四及衍生自交系株型性状研究[J].玉米科学, 2011(1): 27-30.

[11]庄文锋,王永力,李钊,等.基因型与环境互作对黄早四及其衍生系农艺性状的影响[J].东北农业大学学报, 2012(1): 71-76.

[12]刘海利,刘志斋,宋燕春,等.基于黄早四与掖478衍生的双向BC_3回交群体的品质分析[J].玉米科学, 2012, 43(1): 84-89.

[13]王懿波,刘学汉,任和平.玉米黄早四改良系及其改良单交种应用的初步研究[J].华北农学报, 1989(1): 23-28.

[14]邢锦丰,段民孝,王元东,等.黄早四改良系改良的探讨[J].玉米科学, 2007(S1): 152-153.

[15]胡必德,刘祥,师公贤,等.黄早四及其改良系杂交组合主要性状的分析与评价[J].西北农林科技大学学报:自然科学版, 1995 (S2): 29-32.

[16]吴光成,毛建昌,袁照年.黄早四衍生系产量配合力的改良效果分析[J].西北农林科技大学学报:自然科学版, 1995(S2): 33-37.

[17]张兴华,李凤艳,李向拓.黄早四及其改良系穗部性状的配合力分析及比较[J].陕西农业科学,2003(4): 5-7.

[18]陆虎华,薛林,胡加如,等.玉米自交系4S与黄早四的配合力对比分析[J].浙江农业科学, 2005(6): 50-52.

[19]刘日尊,戴文佳. 4份旅大红骨材料与黄早四玉米选系的配合力分析[J].辽宁农业科学, 2013(6): 19-21.

[20]安红卫,吕军杰.玉米黄改系主要农艺性状配合力的研究[J].杂粮作物, 2000(1): 1-4.

[21]赵保献,苗成功,陈润玲,等.玉米黄改系配合力分析[J].中国农学通报, 2001(4): 31-33.

[22]韩占敏,赵保献,檀尊社,等.玉米黄改系数量性状配合力分析（I）[J].西北农业学报, 2001(3): 83-86.

[23]付志远,闫成辉,丁冬,等.玉米黄改系穗部性状利用潜力评价[J].河南农业大学学报, 2011(1): 13-17.

[24] Tang Q Y, Zhang C X. Data processing system (DPS) software with experimental design, statistical analysis and data mining developed for use in entomological research[J]. Insect Science, 2013, 20(2): 254-260.

Analysis on combining ability of Huangzaosi and its derivative lines across different eras in Jilin Province

LIU Wenguo1, 2, LI Chunlei3, LIU Hongwei2, WANG Min3, LI Yang1, ZHANG Zhijun2, LU Ming2, YANG Weiguang1(1. School of Agronomy, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, China; 2. Maize Research Institute, Jilin Academy of Agricultural Sciences/National Engineering Laboratory for Maize, Gongzhuling Jilin 136100, China; 3. Jilin Jinong Hi-tech Development Co., Ltd., Gongzhuling Jilin 136100, China)

Abstract:Combining ability of Huangzaosi and its derivative lines used different eras in Jilin Province were analyzed based on the data of NCII, which the lines were crossed with five testers JiV203, PH6WC, Zheng58, MO17 and 97144 used successfully in Jilin Province. The results showed that the effect of genetic improvement for Huangzaosi varied with different traits. There were no significant difference of general combining ability for yield per plant, number of kernels per row, grain moisture content and kernel ratio except the day to anther emergence, the day to silking stage, ear weight, ear length, ear diameter, number of rows per ear and 100-seed weight. Some trend including delaying flowering andbook=47,ebook=15silking, shorten ear diameter and increasing or reducing ear weight, ear length, number of rows per ear and 100-seed weight were showed from improvement traits. The inbred line Ji853 had high general combing ability and was implied high frequency of producing elite hybrid. It will lay the foundation for new genetic improvement of Huangzaosi and its derivative lines in Jilin Province in future.

Key words:Jilin Province; different eras; Huangzaosi and its derivative lines; combining ability

*通讯作者：杨伟光，教授，博士生导师，研究方向为玉米遗传育种。E-mail: ywg789@126. com

作者简介：刘文国（1971-），男，研究员，博士研究生，研究方向为玉米遗传育种。E-mail: liuwenguo168@163.com

基金项目：国家科技支撑计划项目（2014BAD01B01）；吉林省农业科技创新工程项目（C52111502）；吉林省高层次人才引进计划项目（C42351501）

收稿日期：2015-08-08

中图分类号：S513.01

文献标志码：A

文章编号：1005-9369（2016）01-0009-06